(57)【要約】【課題】ゴム片あるいはゴム粉末を処理するためのエネルギーコストが低い方法を提供すること、更には処理して得られたものをリサイクルに役立てる方法を提供することが、本発明の課題である。【解決手段】本発明により、カーボンブラック及び／又はシリカと粉ゴムを分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合することにより、天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを製造することが可能となった。該天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを乾燥して得た天然ゴムマスターバッチを配合することにより、高い物性を維持したゴム組成物を得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラック及び／又はシリカと粉ゴムを予め水中に分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合することを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチの製造方法。
【請求項２】
前記粉ゴムの平均粒子径が200ミクロン以下であることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項３】
前記スラリー溶液及び／又は前記天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに界面活性剤を加えることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項４】
前記スラリー溶液における前記粉ゴムのスラリー濃度は、該スラリー溶液に対して0.5重量％〜60重量％であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチにおける前記カーボンブラック及び／又はシリカの配合量は、前記天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに起因するゴム成分100重量部に対して5〜100重量部であることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項６】
前記天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチにおける前記粉ゴムの配合量は、前記天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに起因するゴム成分100重量部に対して0.1重量部〜100重量部であることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つの請求項記載の方法により得られたことを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチ。
【請求項８】
請求項７記載の天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを凝固し、更に乾燥することにより調製されたものであることを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチ。
【請求項９】
請求項８記載の天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチを配合したゴム組成物。
【請求項１０】
前記天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチに含まれる粉ゴムの量は、前記ゴム組成物の該粉ゴム以外のゴム成分100重量部に対して0.01重量部〜50重量部であることを特徴とする請求項９記載のゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉ゴムと充填剤を用いた天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチの製造方法と、それを配合したゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃タイヤは一般のプラスチック製品と比較しても回収率は高く、特にセメント工場を中心として燃料として再利用されている。しかしながら近年環境問題の高まりと共に、廃タイヤを切断または破砕したゴム片あるいはゴム粉末を再使用するいわゆるマテリアルリサイクル率の向上が求められている。廃タイヤの粉砕方法としてはロール粉砕法などの常温で機械的に破砕する方法以外に、液体窒素などにより冷凍してから破砕する冷凍粉砕法や、超高圧水を用いる水撃粉砕法があり、細かい粒子を低コストで作る試みがなされている。
【０００３】
一方、粉ゴムを未加硫ゴムに混練して加硫ゴム製品として使用するためには、粉ゴムと新しい未加硫ゴムを加硫接着することが重要であり、粉ゴムに再生剤とオイルを混合し、加熱脱硫し、ロールでシート状にして作製された再生ゴムも古くから使用されている。また、粉ゴム表面の各種の脱硫方法が提案されており、例えば、粉ゴムに二軸押出機などで大きな剪断力を加えて粉砕脱硫する方法などがある。しかしこれらの方法は、処理温度が高温であることや高い剪断力で処理するために、エネルギーコストが高いという欠点がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９９６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこでゴム片あるいはゴム粉末を処理するためのエネルギーコストが低い方法を提供すること、更には処理して得られたものをリサイクルに役立てる方法を提供することが、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、上記の問題を解決するために本発明者らは鋭意検討した結果、従来法で粉砕化した粉末ゴムとカーボンブラック及び／又はシリカを予め水中に分散したスラリーと、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合することにより、天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを得ることができた。更に本発明者らは、該天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを乾燥して得た天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチを配合したゴム組成物は、破壊強度と破断時伸びなどの点においてゴムとして高い物性を維持することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明は次の（1）〜（10）からなる。
（1）カーボンブラック及び／又はシリカと粉ゴムを予め水中に分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックス溶液を混合することを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチの製造方法。
（2）前記粉ゴムの平均粒子径が200ミクロン以下であることを特徴とする上記（1）記載の方法。
（3）前記スラリー溶液及び／又は前記天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに界面活性剤を加えることを特徴とする上記（1）記載の方法。
（4）前記スラリー溶液における前記粉ゴムのスラリー濃度は、該スラリー溶液に対して0.5重量％〜60重量％であることを特徴とする上記（1）記載の方法。
（5）前記天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチにおける前記カーボンブラック及び／又はシリカの配合量は、前記天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに起因するゴム成分100重量部に対して5〜100重量部であることを特徴とする上記（1）記載の方法。
（6）前記天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチにおける前記粉ゴムの配合量は、前記天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムに起因するゴム成分100重量部に対して0.1重量部〜100重量部であることを特徴とする上記（1）記載の方法。
（7）上記（1）から上記（6）のいずれか１つに記載の方法により得られたことを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチ。
（8）上記（7）記載の天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを凝固し、更に乾燥することにより調製されたものであることを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチ。
（9）上記（8）記載の天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチを配合したゴム組成物。
（10）前記天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチに含まれる粉ゴムの量は、前記ゴム組成物の該粉ゴム以外のゴム成分100重量部に対して0.1重量部〜50重量部であることを特徴とする上記（9）記載のゴム組成物。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、カーボンブラック及び／又はシリカと粉ゴムを予め水中に分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合することにより、天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを製造することが可能となった。該天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを乾燥して得た天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチを配合することにより、ゴムとして高い物性を維持したゴム組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明はカーボンブラック及び／またはシリカと粉ゴムを予め水中に分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合することを特徴とする天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチの製造方法を骨子とする。一般的には、カーボンブラック、シリカなどの充填材と水を予め一定の割合で混合して該充填材を機械的な力で水中に微分散させたスラリーと天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合し、その後に酸などの凝固剤を加えて凝固させ、得られた凝固物を回収し、更に乾燥することによりカーボンウェットマスターバッチを製造する。一方本発明においてはカーボンブラック及び／またはシリカなどの充填材と粉ゴムを水中に一定の割合で混合し機械的な力で充填材を水中に微分散させたスラリーと、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合し、粉ゴムカーボンウェットマスターバッチをあらかじめ製造する。
【００１０】
本発明において安定なスラリーを得るためには、粉ゴムの平均粒子径は200ミクロン以下であることが好ましい。粉ゴムの粒子径が大きいとカーボンブラックとの粒子径の差異が大きく、均一なスラリーを作製することが困難であるからである。
【００１１】
さらに安定なスラリー溶液を得るため、前記の粉ゴム、充填材と界面活性剤を一定量水に加え、ハイシアミキサー、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル、インぺラーミルなどの混合機で高速で一定時間攪拌する。なお本発明においてアニオン系、カチオン系、ノニオン系および両性界面活性剤を使用できるが、特にアニオン系とノニオン系の界面活性剤が好ましい。なお界面活性剤の添加量は通常、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに対して0.01重量％〜2重量％である。
【００１２】
本発明で用いられるカーボンブラックは特に限定されるものではなく、通常のゴム工業で用いられるものが使用できる。例えば、SAF、HAF、ISAF、FEF、GPFなど種々のグレードのカーボンブラックを単独で又は混合して使用することができる。また本発明で用いるシリカとしては、特にそれらに限定されるものではないが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカが好ましい。
【００１３】
上記カーボンブラック及び／又はシリカと粉ゴムを水中に分散させたスラリーのスラリー濃度は、好ましくは0.5重量％〜60重量％であり、特に好ましい範囲は1重量％〜30重量％である。更にカーボンブラック及び／又はシリカは該ウェットマスターバッチの天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに起因するゴム成分100重量部に対して、5〜100重量部添加されるのが好ましく、特には10〜70重量部の範囲にあることが好ましい。充填剤の量が5重量部より少ないと十分な補強性が得られない場合があり、また、100重量部を越えると加工性が悪化する可能性があるからである。
【００１４】
また、粉ゴムの配合部数は該ウェットマスターバッチの天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスに起因するゴム成分100重量部に対して0.1重量部〜100重量部の範囲にあることが好ましい。粉ゴムの添加量が少ないとリサイクル性が低くなるのと、粉ゴムが多すぎると、物性が悪化するためである。
【００１５】
該ウェットマスターバッチを通常と同様に、蟻酸、硫酸などの酸や塩化ナトリウム等の塩の凝固剤を用いて凝固させることができる。また本発明においては、凝固剤を添加せず、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスと前記スラリーとを混合することによって、凝固がなされる場合もある。該ウェットマスターバッチには所望に応じて、カーボンブラックやシリカ以外の無機充填材や加硫剤、老化防止剤、着色剤、分散剤などの添加剤を加えることができる。
【００１６】
マスターバッチ製造の最終工程として、乾燥が通常行われる。本発明においては真空乾燥機、エアドライヤー、ドラムドライヤー、ハンドドライヤーなどの通常の乾燥機を用いることができるが、さらに充填材や粉ゴムの分散性を向上させるためには機械的せん断力をかけながら乾燥を行うことが好ましい。この乾燥は一般的な混練機を用いて行うことができるが、工業的生産性の観点から、連続混練機を用いることが好ましい。さらには同方向回転、あるいは異方向回転の2軸混練押出機を用いることが好ましい。
【００１７】
また、上記のせん断力をかけながら乾燥を行う工程においては、乾燥工程前のマスターバッチ中の水分は10％以上であることが好ましい。この水分が10％未満であると、乾燥工程での充填材分散の改良幅が小さくなってしまう。
【００１８】
さらに該マスターバッチを配合して最終的なゴム組成物が得られるが、このゴム組成物には他のゴム種も混練することができる。なお該ゴム組成物に配合されるマスターバッチに含まれる粉ゴムの量は、最終的に得られるゴム組成物の粉ゴム以外のゴム成分100重量部に対して0.01重量部〜50重量部が好ましい。
【００１９】
またこのゴム組成物には本発明の目的が損なわれない範囲で、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸などを添加することができる。
【００２０】
そして本発明の方法により得られた該マスターバッチを配合したゴム組成物の物性を評価したところ、下記の実施例で示すように、破壊強度や破断時伸びなどのゴムとしての物性が優れていた。
【００２１】
次に、実施例および比較例を用いて本発明を説明するが、本発明は下記実施例により何
ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
以下のようにしてマスターバッチを配合した実施例１のゴム組成物を得た。
（1）ラテックス溶液の調製
天然ゴムのフィールドラテックス（DRC 26.2％、pH 10.5）のゴム分が20％となるように、水で希釈した。
【００２３】
（2）スラリーの調製
平均粒子径100ミクロンの粉ゴムとカーボンブラックHAFを水に一定量加え、コロイドミルで高速で一定時間操拝した。カーボンブラックと粉ゴムの合計のスラリー濃度はスラリーに対してカーボンブラック10重量％、粉ゴム1重量％であった。
【００２４】
（3）凝固工程
ホモミキサー中に上記により調製されたラテックスとスラリーをゴム成分100重量部に対してカーボンブラック50重量部になるよう添加し、攪拌しながら、蟻酸をpH4.7になるまで加えてウェットマスターバッチを得た。凝固したウェットマスターバッチを回収・水洗し、脱水した。
【００２５】
（4）乾燥工程
エアドライヤーにて上記の凝固した試料を乾燥し、マスターバッチを得た。
【００２６】
（5）ゴム組成物
上記のマスターバッチ（ゴム100重量部、カーボンブラック50重量部、粉ゴム5重量部）に対して、酸化亜鉛3重量部、硫黄1.2重量部、ステアリン酸2重量部、NS1重量部、6C 1重量部を混練してゴム組成物を得た。
【００２７】
（比較例１）
以下のようにして比較例１のゴム組成物を得た。
（1）ラテックス溶液の調製
天然ゴムのフィールドラテックス（DRC 26.2％、pH 10.5）のゴム分が20％となるように、水で希釈した。
【００２８】
（2）凝固工程
ホモミキサー中に上記により調製されたラテックスに蟻酸を、pH4.7になるまで攪拌しながら加えた。凝固した天然ゴムを回収・水洗し、脱水した。
【００２９】
（3）乾燥工程
エアドライヤーにて上記の凝固した天然ゴムを乾燥した。
【００３０】
（4）ゴム組成物
上記で得られた天然ゴム100重量部に対して、カーボンブラック50重量部、粉ゴム5重量部、酸化亜鉛3重量部、硫黄1.2重量部、ステアリン酸2重量部、NS1重量部、6C 1重量部を混練してゴム組成物を得た。
【００３１】
本発明のマスターバッチを配合した実施例１のゴム組成物と、マスターバッチを配合していない比較例１のゴム組成物の物性を、破壊強度と破断時伸びを指標として評価した。なお破壊強度と破断時伸びはJIS K6251-1993に準拠した方法で測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように実施例１のゴムは、比較例１よりも、破壊強度と破断時伸びの両者において高い物性を示した。
【００３２】
【表１】
2007217677.tif 000002
【００３３】
（実施例２）
以下のようにしてマスターバッチを配合した実施例２のゴム組成物を得た。
（1）ラテックス溶液の調製
天然ゴムのフィールドラテックス（DRC 26.2％、pH 10.5）のゴム分が20％となるように、水で希釈した。
【００３４】
（2）スラリーの調製
平均粒子径100ミクロンの粉ゴムとカーボンブラックHAFを水に一定量加え、コロイドミルで高速で一定時間操拝した。カーボンブラックと粉ゴムの合計のスラリー濃度はスラリーに対してカーボンブラック10重量％、粉ゴム2重量％であった。
【００３５】
（3）凝固工程
ホモミキサー中に上記により調製されたラテックスとスラリーをゴム成分100重量部に対してカーボンブラックと粉ゴムの合計が60重量部になるよう添加し、攪拌しながら、蟻酸をpH4.7になるまで加えてウェットマスターバッチを得た。凝固したウェットマスターバッチを回収・水洗し、脱水した。
【００３６】
（4）乾燥工程
エアドライヤーにて上記の凝固した試料を乾燥し、マスターバッチを得た。
【００３７】
（5）ゴム組成物
上記のマスターバッチ（ゴム100重量部、カーボンブラック50重量部、粉ゴム10重量部）に対して、酸化亜鉛3重量部、硫黄1.2重量部、ステアリン酸2重量部、NS 1重量部、6C 1重量部を混練してゴム組成物を得た。
【００３８】
（実施例３）
ラテックスの調製のみ下記の手順で行い、他は実施例２と同様に行った。
【００３９】
(1) ラテックスの調製  市販の合成ポリイソプレンラテックス（住友精化(株）製  セポレックス  IR-100K DRC:65.4%）のゴム分が２０％となるように、水で希釈した。
【００４０】
（比較例２）
以下のようにして比較例２のゴム組成物を得た。
（1）ラテックス溶液の調製
天然ゴムのフィールドラテックス（DRC 26.2％、pH 10.5）のゴム分が20％となるように、水で希釈した。
【００４１】
（2）凝固工程
ホモミキサー中に上記により調製されたラテックスに蟻酸を、pH4.7になるまで攪拌しながら加えた。凝固した天然ゴムを回収・水洗し、脱水した。
【００４２】
（3）乾燥工程
エアドライヤーにて上記の凝固した天然ゴムを乾燥した。
【００４３】
（4）ゴム組成物
上記の天然ゴム100重量部に対して、平均粒子径100ミクロンの粉ゴム10重量部、HAF50重量部、酸化亜鉛3重量部、硫黄1.2重量部、ステアリン酸2重量部、NS 1重量部、6C 1重量部を混練してゴム組成物を得た。
【００４４】
（比較例３）
(1) ラテックスの調製  市販の合成ポリイソプレンラテックス（住友精化(株）製  セポレックス  IR-100K DRC:65.4%）のゴム分が２０％となるように、水で希釈した。
【００４５】
(2) 凝固工程
ホモミキサー中に上記により調製されたラテックスに、攪拌しながら、蟻酸をpH4.7になるまで加えた。凝固した合成イソプレンゴムを回収・水洗し、脱水した。
【００４６】
(3) 乾燥工程
エアドライヤーにて上記の凝固した合成イソプレンゴムを乾燥した。
【００４７】
(4) ゴム組成物
上記の合成イソプレンゴム100重量部に対して、平均粒子径100ミクロンの粉ゴム10重量部、HAF50重量部、酸化亜鉛3重量部、硫黄1.2重量部、ステアリン酸2重量部、NS 1重量部、6C 1重量部を混練してゴム組成物を得た。
【００４８】
本発明のマスターバッチを配合した実施例２、３のゴム組成物と、マスターバッチを配合していない比較例２，３のゴム組成物の物性を、破壊強度と定伸張疲労試験結果を指標として評価した。（表２）なお、破壊強度はJIS K6151-1993に準拠した方法で測定した。定伸張疲労試験はダンベル状の試験片を300rpmの速度、歪100％で繰り返し引っ張りを行い、破断する回数の対数で評価した。その結果、表２のように実施例２、３の物性はそれぞれ比較例２，３より優れていた。
【００４９】
【表２】
2007217677.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明により、カーボンブラック及び／又はシリカと粉ゴムを分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス及び／又は合成イソプレンゴムラテックスを混合することにより、天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを製造することが可能となった。該天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムウェットマスターバッチを乾燥して得た天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチを配合することにより、破壊強度と破断時伸びなどの点において高い物性を維持したゴム組成物を得ることができる。本発明のゴム処理方法はエネルギーコストが低いという利点を有し、本発明の方法によって得られた天然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムマスターバッチはゴムのリサイクルに有用である。